Grafén, mint alapanyag
Az Európai Unió egyik kiemelt kutatási területe volt a grafén, ugyanis hatalmas potenciál rejlik benne. A grafén szénatomokból áll, és egyetlen, sík felületű réteget alkot. Rugalmas, mégis kemény és erősebb az acélnál. Az anyagot 2004-ben fedezték fel. Mivel még kutatási fázisban van, előállítása nagyon drága, de már több, mint ezer cég foglalkozik az ipari mértékben történő előállításával.
A népszerűségének oka, hogy egy papírlap vastagságú grafénlemez olyan erős, mint egy 6 cm-es acéllemez, és mégis 100x könnyebb annál. A tulajdonságai alapján tehát kíváló alapanyag, szigetelőanyag, valamint az energiafelhasználásban is fontos szerepe lehet a jövőben.
Súlyának köszönhetően megoldás lehet a beton tömege okozta problémára. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a világ legnépszerűbb építőanyaga nemcsak a globális szén-dioxid-kibocsátás 8%-áért felelős, hanem egy másik súlyos problémát is okoz. Súlyának köszönhetően számos tengerparti város gyorsabban süllyed, mint ahogy a tengerszint emelkedik.
A grafént ma már bele tudják építeni a betonba is. A grafénnal erősített beton és más építőanyagok csökkenthetik az anyagfelhasználást és a CO2 -kibocsátást, hozzájárulva a zöldebb építkezéshez. Ezen jó tulajdonságai mellett még a beton öngyógyításához is hozzájárul.
Szén-dioxid megkötő anyagok
Ma már léteznek olyan technológiák, amik képesek leválasztani és tárolni a légkörben lévő szén-dioxidot, ennek a folyamatnak a rövidítése a CCS (Carbon Capture and Storage). A levegőben lévő gázoktól először elválasztják a szén-dioxidot, majd folyadékká préselik, ezután pedig vagy elszállítják, vagy tárolják a föld alatt.
Mivel jelenleg hatalmas probléma a CO2 tárolása, ezért több startup és nagyvállalat is foglalkozik a megszilárdíott, vagy folyadékká alakított CO2 alternatív hasznosításával, többek között az építészeti és belsőépítészti szektor is.
A szén-dioxidot több módon is tudják használni az építészeti szektorban. Bele tudják keverni például a cementbe. A folyamat lényege, hogy a szénn-dioxidot a beton gyártása során vagy utána bejuttatják a betonkeverékbe, ahol az kémiai reakcióba lép a cement összetevőivel és az ásványi anyagokkal, majd karbonáttá alakul. Ennek következtében a szé-dioxid stabil formában megkötődik a betonban.
Ezen kívül különböző építészetben használt műanyagok előállítására is alkalmazzák. A szén-dioxid tartalmú műanyagok gyakran könnyebbek, és kevesebb fosszilis alapanyagot igényelnek.
Az innovációval foglalkozó cégek közül például a CarbonCraft megszilárdított szén-dioxidból készít csempéket, a CO2 Concrete pedig a megszilárdított szén-dioxidot a betonba keveri. Hasonló innovációt hozott létre egy másik cég is, a Covestro, amelyik CO2 megkötéssel állít elő különféle műanyagokat, padlózatokat és tetőszerkezeteket is.
A túlzottan költséges technonlógia azonban még mindig nem elterjedt széles körben, de tapasztalható, hogy minden szektor elkezdett foglalkozni a CO2 valamilyen hasznosításával. Egy korábbi cikkünben már írtunk arról, hogy létezik CO2 elnyelő beton is, ami szintén egy érdekes, fejlesztés alatt álló futurisztikus építőelem.
Szintetikus pókselyem az acélhuzalok helyett
Az acélhuzalokat széleskörben használják az építészetben a tartóssága és erőssége miatt. Ez az anyag azonban nem mondható túlságosan fenntarthatónak. Az acél feldolgozása energiaigényes folyamat, és nem megújuló erőforrás, így a kinyerése és feldolgozása nagy környezeti terheléssel jár. A kutatók környezetbarátabb megoldások után kutatva szintetikus pókselyemmel kezdtek kísérletezni.
A pókselyem hihetetlen szakítószilárdságáról és rugalmasságáról híres. Ez az anyag ideális számos alkalmazáshoz, az orvosi varratoktól a golyóálló mellényekig. Laboratóriumi körülmények között kutatók sikeresen átültették a pókselyem előállításáért felelős géneket a baktériumokba, lehetővé téve ezeknek a mikroorganizmusoknak, hogy selyemfehérjét állítsanak elő.
A szintetikus selyem ugyanolyan erős és rugalmas, mint a természetes pókselyem, azzal az előnnyel, hogy rétegezhető és erősíthető, így termelési méretekben alkalmas az építészeti felhasználáshoz. Érdekesség, hogy a szintetikus pókselyemből elegendő néhány milliméter ahhoz, hogy megtartsa egy felnőtt ember súlyát, továbbá kompatibilis az emberi szövetekkel, így orvosi alkalmazásokhoz, például varratokhoz is használható.
Alumíniumhab
A fémhab egy speciális anyag, amelyet különleges gyártási folyamatok során állítanak elő, és amely rendkívül kis sűrűséggel rendelkezik, miközben megőrzi szilárdságát és szerkezeti integritását. Az alumíniumhabot általában 2 módszerrel állítják elő, az alapja azonban, hogy az olvadt fémbe levegőt pumpálnak, ami aztán a légbuborékok körül szilárdul meg.
- Porózusítás: a fémhabot olyan anyagokkal töltik fel, amelyeket később eltávolítanak. Ennek során a fém „habja” kialakul, amely rendkívül könnyű, de még mindig megtartja a fém eredeti szilárdságát.
- Porelválasztás: Ebben a folyamatban két szélső fémlemez közé egy speciális habot helyeznek. Ezt követően nagy nyomáson működő gépek segítségével összenyomják a lemezeket.
A fémhab rendkívül alacsony sűrűséggel rendelkezik, így ideális választás olyan építőelemek előállítására, amelyeknek alacsony súlyra van szükségük, például tetők és padlók készítésére. A fémhab jó hőszigetelő tulajdonságokkal is rendelkezik, ami segíthet csökkenteni az épületek energiafelhasználását a fűtés és a hűtés során, így hozzájárulva az energiahatékonysághoz. A „hab” állaga miatt kevesebb anyag szükséges a szerkezetek létrehozásához, ami csökkenti a nyersanyagok felhasználását és a termelés költségeit.
Aerogél
Az aerogél innovatív anyagnak számít, mivel rendkívül különleges tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik számos alkalmazásban való felhasználását.
Az aerogél 95-99%-ban levegőből áll, és csak néhány szilárd anyagot tartalmaz, ami rendkívül könnyűvé és átlátszóvá teszi. Ez a szerkezet a modern anyagtudomány csúcsát képviseli. Az aerogél különböző formákban és kompozit anyagok részeként használható, beleértve a bevonatok és szigetelések gyártását.
Az aerogél egy szintetikus szilárd anyag, amely egy gélből származik, ahol a folyékony összetevőket gázzal helyettesítik. Ez egy nyitott pórusú szilárd anyag, rendkívül alacsony sűrűséggel (akár a levegő sűrűségének 3x-osa) és alacsony hővezető képességgel bír.
Forrás: RT Isolazioni
Az aerogél az egyik legjobb hőszigetelő anyag, amely jelenleg elérhető. Hatékonyan csökkenti az energiafelhasználást fűtésre és hűtésre, ezáltal hozzájárul az épületek energiahatékonyságához.
Az alapanyagok és körforgásos lehetőségek körbejárása után a következő cikkünkben az építőipar másik kulcsfontosságú területét, a gépparkot vesszük górcső alá.
[A sorozat szerkesztői: Ali Amina és Szomolányi Katalin]
